JPH02234414A - マスクとウエハの位置ずれ検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マスクとウェハの位置ずれ検出方法に関し、
特にＸ線露光装置に適用しうるマスクとウェハの位置ず
れ検出方法に関する。

〔従来の技術〕

近年の少導体はＤＲＡＭに代表されるように高集積化が
進む傾向にあり、超ＬＳＩのパターンの最小線幅もミク
ロンからサブミクロンの領域へ突入しようとしている。

このような状況において、従来の紫外線のｇ線、ｉ線を
用いた光学式の半導体露光装置では、光の波長による解
像度の限界が０．５μｍ程度と言われているので、０．
５μｍ以下のパターンに対応できる次世代の露光装置が
強く望まれている。この次世代の露光装置として、現在
、Ｘ線露光装置が有望視されており、研究・開発が進め
らている。

従来の技術としては、例えば、Ｂ．Ｆａｙらによりジャ
ーナル　オブ　バキューム　サイエンス　テクノロジ（
Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　ＶａｃｕｕｍＳｃｉｅｎｃ
ｅ　　Ｔｅｃｈｎｏ１ｏｇｙ）ＶＯＬ．１６（６）ＰＰ
．１９５４−１９５８，Ｎｏｖ／Ｄｅｃ．１９７９　　
のオフティ力ル　アライメント　システム　フォア　サ
フミクロン　エックスレイ　リソグラフ｛（Ｏｐｔｉｃ
ａｌ　　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　　Ｓｙｓｔｅｍ　　ｆｏ
ｒ　　Ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ　Ｘ−ｒａｙ　Ｌｉｔｈｏｇ
ｒａｐｈｙ）に報告されているように、リニア・フレネ
ル・ゾーン・プレート（ＬＦＺＰ）を利用したアライメ
ント方法がある。ここでその原理について図面を参照し
て説明する。

第孕図はＬＦＺＰを用いたマスクとウェハの位置ずれ検
出方法を示す断面図である。ウェハ７には線状回折格子
８が刻印されていて、ウェハ７の上には所定のギャップ
だけ離れてマスク９が対向している。マスク９には焦点
距離がマスクとウェハのギャップ量に等−しいＬＦＺＰ
ＩＯが描かれている。第４図はマスク用マークのＬＦＺ
Ｐ　１　０の構造を示す平面図である。ＬＦＺＰ　１　
０はいろいろな幅や間隔の縞が並んだ構造になっていて
、縞の境界はマークの中心から距離をｒｎとするとｒ，
＝ｎ　　　ｆｎ　　λ　　４で表わされる。ここで、ｆ
は焦点距離、λはアライメントに用いるレーザの波長で
ある．図に示したＬＦＺＰ　１　０の中心の縞は透明で
あるが、その反対の構成も可能であ゛る。また第５図は
ウェハ用マークの線状回折格子８を示す平面図である。

線状回折格子８は大きさの等しい長方形が等間隔に並ん
だ構造になっていて、回折格子８のピッチＰによって回
折角度が決まる， 第３図においてマスク９の上方から入射された平行レー
ザビーム１１はＬＦＺＰ　１　０により集光され、ウェ
ハ７面上で焦点を結びスリット状の像をつくる。この結
像したスリットとウェハ面上の線状回折格子８が一直線
上に重なると、レーザビームは回折し、再びＬＦＺＰ　
１　０を通り千行光となってアライメント信号として検
出される．しかし、この従来のマス．クとウェハの位置
ずれ検出方法においては、レ、一ザビームの一部はマス
クとウェハの間を反射するため、この反射光が互いに干
渉し合い、マスクとウェハのギャップがわずかに変動し
ても回折光強度は大きく変化する。

第６図はマスクとウェハのギャップのｇと回折光強度の
関係を示すグラフである。レーザの波長λの１／２の周
期で回折光強度が大きく変動してい？。また、第７図は
マスク９とウェハ７間における多重干渉の様子を示した
断゛箇図である。ＬＦＺＰ１“０゛の裏面で反射された
ビームが再びＬＦＺＰ１０に戻り、干渉している．マス
ク９とウェハ７のギャップをｇと゛すると、図中に示し
た２光路の光路差は２ｇである．したがって、ギャップ
がわずかにずれると、干渉の影響により回折光強度が大
きく変化する．実■際には、より高次の反射回折光が互
いに干渉し合い、回折光強度は複雑に変′動ずる． 〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来のマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、
レーザビームがマスクとウェハの間で反射し、反射光が
互いに干渉し合うので、マスクとウェハのギャップのわ
ずかな変動に対し回折光強■度は敏感に変化するので、
安定した位置ずれ検出を行うためには、マスクとウェハ
のギャップをレ停ザめ・波長以下のオーダの精度で設定
しなければ、５な１−“ら、゛・ない゛とｌｙ＞ｒｔう
欠点があった．・・”・：〔１課釈履゛を解′決１す：
る・ための手段〕本発明のマスクとウエバの位置ずれ検
出方法は、マスクとウェハを対向して設置し、前記マス
ク上にリニアフレネルゾーンプレートを設け、前記ウェ
ハ上に線状回折格子を設け、前記線状回折格子の近傍の
前記ウェハ面上に微小の凹凸を加工し、レーザ光を前記
マスク上の前記リニアフレネルゾーンプレートに照射し
、前記ウェハ上の前記線状回折格子からの反射回折光を
検出することを特徴とする。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例（二ついて、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。

第１図に示すマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、マ
スク１とウェハ２を対向５して設置し、マスク１上にＬ
ＦＺＰ３を設け、ウェハ２上に線状回折格子４を設け、
線状回折格子４の両端に線状回折格子４と等しい長さの
回折格子５を異方性エッチングで崩成し、レーザビーム
６をＬＦＺＰ３に照射し、線状回折格子４からの反射回
折光を検出することにより行われる。

レーザビーム６をＬＦＺＰ３に照射すると、レーザビー
ム６は集光されウェハ２面上にスポットを形成する。こ
のとき、ＬＦＺＰ３を透過するＯ次光やＬＦＺＰ３の裏
面での反射回折光などが線状回折格子４の近傍を垂直方
向から照射するが、線状回折格子４の近傍には回折格子
５が形成されているため、０次反射光はほとんど発生せ
ず、反射光が再びＬＦＺＰ３を透過することはない。し
たがって、マスク１とウェハ２の間の反射による多重干
渉は発生しないので、マスク１とウェハ２のギャップ変
動に対して、回折光強度は緩やかに変化する。

第２図はウェハマー夕の構造を示す平面図である。位置
ずれ検出用の線状回折格子４の両脇に、異方性エッチン
グによって回折格子５が形成されている。回折格子５の
断面はのこぎり歯状のため０次反射光強度は非常に弱く
、マスク１とウェハ２の間での反射を抑えることができ
、多重干渉の影響による回折光強度の変化をなくすこと
ができる。

本実施例では、０次反射光強度を弱くするために、シリ
コンの異方性エッチングを利用した回折格子を用いたが
、これは０次反射光を弱めることができる微小な凹凸で
あればどのようなパターンでもよい。たとえば、Ｏ次光
強度が弱くなるような反射型位相回折格子なども有効で
ある。

〔発明の効果〕

本発明のマスクとウェハの位置ずれ検出方法は、ウェハ
マークの線状回折格子の近傍を凹凸に加工することによ
り、マスクとウェハ間の反射を抑えることができ、反射
光による多重干渉を防ぐことができるので、ギャップの
微小な変動に対し回折光強度が大きく影響を受けること
がないので、安定した信号を得ることができ、精密なマ
スクとウェハの位置ずれ検出が可能になるという効果か
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図に示すウェハマークの線状回折格子４の構造を示す平
面図、第３図は従来のマスクとウェハの位置ずれ検出方
法を示す断面図、第４図は第３図に示すＬＦＺＰ１　０
の楕造を示す平面図、第５図は第３図に示す線状回折格
子８の構造を示す平面図、第６図は従来のマスクとウェ
ハの位置ずれ検出方法におけるマスクおよびウェハのギ
ャップと回折光強度の関係を示すグラフ、第７図は従来
のマスクとウェハの位置ずれ検出方法における多重干渉
の様子を示す断面図である。 １，９・・・マスク、２，７・・・ウェハ、３，１０・
・・ＬＦＺＰ、４，８・・・線状回折格子、５・・・回
折格子、６．１１・・・レーザビーム。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスクとウェハを対向して設置し、前記マスク上
   にリニアフレネルゾーンプレートを設け、前記ウェハ上
   に線状回折格子を設け、前記線状回折格子の近傍の前記
   ウェハ面上に微小の凹凸を加工し、レーザ光を前記マス
   ク上の前記リニアフレネルゾーンプレートに照射し、前
   記ウェハ上の前記線状回折格子からの反射回折光を検出
   することを特徴とするマスクとウェハの位置ずれ検出方
   法。
2. （２）線状回折格子の近傍のウェハ面上を化学的な異方
   性エッチングによって微小ピッチで凹凸に加工する請求
   項１記載のマスクとウェハの位置ずれ検出方法。